Рефераты, курсовые. Учебные работы для всех учащихся.

Оптические системы памяти

Изображение было получено по двухпроходной методике.

Размер скана: 11 x 11 мкм.

В процессе записи на МО диск лазерный луч нагревает определенные точки на диске, размером не более 1 мкм и с t 200-300 0 С до точки Кюри, и под воздействием температуры сопротивл я емость изменению пол я рности, дл я нагретой точки, резко падает, что позвол я ет внешнему магнитному полю изменить пол я рность точки параллельно. После окончани я нагрева сопротивл я емость снова увеличиваетс я , но пол я рность нагретой точки остаетс я в соответствии с магнитным полем, примененным к ней в момент нагрева.

Раньше на МО накопител я х дл я записи информации примен я ютс я два цикла: стирани я и записи, поэтому они работали медленнее, чем магнитные.

Вместе с этим, вскоре удалось разработать технологию модулированной интенсивности света, позволившую осуществл я ть запись и считывание в один проход лазерной головки, котора я называетс я LIMDOW (Light Intensity Modulation Direct Overwrite). LIMDOW-технологи я была изобретена и запатентована корпорацией Nikon. Технологи я LIMDOW устран я ет проход стирани я , что дает 50% увеличение производительности. Без провер я ющего прохода в обеих технологи я х, LIMDOW дает 100% увеличени я производительности, требу я только прохода перезаписи. Также, LIMDOWдиски имеют более долгий срок хранени я информации. Суть метода состоит в том, что используетс я как внешнее поле смещени я , так внутреннее поле, исход я щее от дополнительных магнитных слоев носител я , поэтому при записи направление внешнего магнитного пол я не нужно переключать, так что при записи информации, либо происходит намагничивание от внешнего пол я (1), либо стирание информации благодар я вли я нию дополнительных магнитных слоев (0). Считывание у магнитооптического диска идет с той же скоростью, что и у оптического диска. В процессе стирани я магнитное поле имеет одинаковую пол я рность, соответствующую двоичным нул я м.

Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи пол я рность магнитного пол я мен я етс я на противоположную, что соответствует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включаетс я только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставл я я участки с двоичными нул я ми без изменений. В процессе чтени я с МО диска используетс я эффект Фараде я , заключающийс я в изменении плоскости пол я ризации отраженного лазерного луча, в зависимости от направлени я магнитного пол я отражающего элемента.

Отражающим элементом в данном случае я вл я етс я намагниченна я при записи точка на поверхности диска, соответствующа я одному биту хранимой информации. При считывании используетс я лазерный луч небольшой интенсивности, не привод я щий к нагреву считываемого участка, таким образом, при считывании хранима я информаци я не разрушаетс я . Такой способ в отличие от обычного примен я емого в оптических дисках не деформирует поверхность диска и позвол я ет повторную запись без дополнительного оборудовани я . Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью в плане надежности. Так как, перемагничивание участков диска возможно только под действием высокой температуры, то веро я тность случайного перемагничивани я очень низка я , в отличии от традиционной магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные пол я . Таким образом, можно осуществить около 10 млн. циклов стирани я и последующей записи данных. Диск изготавливаетс я из алюминиевого сплава и заключаетс я в корпус из пластика. Не боитс я повышени я температуры и магнитного пол я . Сроки хранени я огромные – дес я тки лет.

Механизмы МО накопителей стро я тс я на базе механизмов обычных дисководов с небольшими конструктивными усовершенствовани я ми. Но они, в свою очередь, очень сильно греютс я во врем я работы. Дл я борьбы с перегревом на них устанавливаетс я обдувающий вентил я тор.

Использу я внутренний дисковод, следует по возможности пытатьс я устанавливать его в более просторное место, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезный недостаток - это большое врем я доступа к данным Но не все магнитооптические диски могут быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM ( Continuons Composite Write Once Read Many) и частичной записью P - ROM ( Partial Read - Only Memory ). Перезаписываемые диски могут полностью измен я ть свою информацию. Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но в момент записи на диск нанос я тс я специальные метки, которые запрещают повторную запись. Такие диски после записи информации автоматически переход я т в разр я д ROM-дисков. Диски с частичной записью дел я тс я как бы на две части: одна из них содержит посто я нные данные, которые невозможно изменить, друга я часть содержит перезаписываемые данные. На такие диски (в неизмен я емую часть) можно инсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить в перезаписываемом секторе. Надо заметить, что это - идеальное средство защиты от любых вирусов.

Первые устройства с оптическим способом хранени я информации по я вились достаточно давно. С тех пор мы можем наблюдать я вный прогресс магнитооптической технологии, возможности которой далеко не исчерпаны. Путь, по которому происходит развитие – повышение плотности записи на диск (увеличение количества информации на единицу площади носител я ). Тем самым обеспечиваетс я совместимость новых устройств и старых носителей – несомненный плюс данной технологии. При модернизации МО-устройства или библиотеки отпадает необходимость перезаписывать информацию (количество ее носителей может исчисл я тьс я тыс я чами). МО – диски обладают повышенной стойкостью к таким внешним воздействи я м, как электромагнитные пол я , радиаци я , механические повреждени я , высока я температура и влажность, что обеспечивает им срок жизни от 30 до 50 лет (как минимум в 6 раз больше, чем ленточных картриджей). МО-носители я вл я ютс я лучшим выбором дл я длительного хранени я и транспортировки данных.

Способ считывани я информации с МО-диска таков, что чистки внутренних компонентов МО-привода не требуетс я , а это значительно снижает стоимость эксплуатации. Кроме того, в последнее врем я , наблюдаетс я я вна я тенденци я к снижению стоимости МО-устройств, что делает их приобретение все более выгодным.

Большое распространение получили 'библиотечные' магнитооптические накопители со сменными дисками. МО-библиотеки – устройства со сменными носител я ми информации, поэтому они могут хранить огромный объем данных.

Внутреннее строение библиотеки достаточно просто: она состоит из отсеков, в которых хран я тс я МО-картриджи, и механизмы смены картриджей в МО-приводах (устройствах считывани я /записи). Каждый накопитель в библиотеке я вл я етс я отдельным SCSI( Small Computer System Interface )-устройством, подключенным к SCSI-адаптеру.

Программное обеспечение дл я библиотек поставл я етс я как их производител я ми, так и сторонними разработчиками. Оно значительно облегчает процесс настройки библиотеки и подключени я ее к корпоративной сети, организацию файловой системы и управление механизмом смены носителей. В основном, МО-библиотеки примен я ютс я дл я резервировани я информации, и как системы структурированного управлени я данными HSM (Hierarchocal Storage Management). Принцип работы такой системы заключаетс я в следующем: существуют два уровн я устройств – на верхнем наход я тс я жесткие диски, а на нижнем – МО-накопители.

Системы структурированного управлени я примен я ютс я дл я удешевлени я хранени я редко используемых файлов.

Программное обеспечение позвол я ет объединить НЖМД и МО-приводы в единый логический диск и проводить автономную смену носителей (тем самым, свод я к минимуму необходимость в их обслуживании администратором). При смене файл f его фактического местонахождени я (смена уровн я устройств) его логическое положение остаетс я прежним, а именно к нему и обращаютс я приложени я . Современные МО-библиотеки обладают достаточно высокими техническими характеристиками.

Обеспечение быстрого доступа к информации объемом до терабайта, врем я поиска – примерно полтора дес я тка миллисекунд, скорость передачи данных – несколько мегабайтов за секунду.

Единственный недостаток – относительна я маленька я емкость отдельного носител я – до 5,2 Гбайта (хот я в большинстве случаев этого более чем достаточно). Стандартный SCSI-интерфейс и богатство выбора программного обеспечени я делают их подключение делом нескольких минут, а использование несложным. Ниже приведены точные технические характеристики двух типичных устройств из разр я да МО-библиотек.

Устройства, сделанные с применением магнитооптической технологии, обладают р я дом свойств, делающих их оптимальным решением дл я резервации и хранени я информации большой емкости. МО-библиотеки позвол я ют оперативно манипулировать данными, они фактически играют роль внешнего носител я с быстрым доступом к данным и низкой стоимостью хранени я – 1 Мбайт информации.

Технологи я создани я МО-дисков обеспечивает их долгим сроком жизни, устойчивостью к внешним факторам воздействи я и совместимостью с позже выпущенными МО-устройствами.

Совокупность всех этих фактов делает МО-библиотеки оптимальным выбором дл я работы с большим объемом данных.

Характеристики HP SureStore 320ex Optical Jukebox Globalstor GSL 52208
Объем хранимых данных 312,8 Гб 208 Гб
Количество дисководов 4 S
Емкость одного диска До 5,2Гб До 5,2Гб
Кол-во слотов дл я дисков 64 40
Средн я я ск. передачи данных 4,6 Мб/с 3,37 Мб/с
Интерфейс SCSI-2 SCSI-2
В качестве интерфейса МО накопители оснащаютс я SCSI адаптерами (16 или 8 битными) драйвера диска и утилиты форматировани я низкого уровн я . Многие поставщики также оснащают свои издели я специальными программами дл я резервного копировани я . Так как необходим SCSI адаптер, поэтому требуетс я его дополнительна я установка. Эти хост-адаптеры выпускаютс я дл я установки на шину ISA или PCI и могут поставл я тьс я в комплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него.

Современные накопители имеют форм-фактор 3,5 или 5,25 дюйма. Все носители и накопители стандартизированы и обладают хорошей совместимостью.

Приводы с форм-фактором 5,25-дюйма используют диски объемом 650 Мбайт, 1,3, 2,6 и 5,2 Гбайт.

Приводы размером 3,5-дюйма могут работать с дисками объемом 128, 230 и 640 Мбайт. В стандартах предусмотрены также 5,25-дюймовые диски на 10,4 Гбайт и 3,5-дюймовые диски на 1,3 и 2,6 Гбайт. МО-накопители выпускаютс я компани я ми Fujitsu, Maxoptix, Olympus, Pinnacle Micro, Sony . Дл я большинства 5,25-дюймовых моделей скорость вращени я диска равна 3000-3700 об/мин, среднее врем я поиска лежит в пределах от 17 до 35 мс. При этом диск имеет посто я нную угловую скорость вращени я (CAV), запись осуществл я етс я на концентрические дорожки (как в винчестерах) с использованием зонного метода (ZBR). Скорость записи в LIMDOW-накопител я х также 3,5-4,3 Мбайт/с и в два раза меньше — в обычных приводах. 5,25-дюймовые МО-накопители я вл я ютс я дорогими высокопроизводительными устройствами, ориентированными на крупных корпоративных заказчиков. В качестве интерфейса примен я ютс я различные версии SCS I . Несмотр я на высокую стоимость привода, при хранении больших объемов информации удельна я стоимость хранени я получаетс я весьма невысокой. Дл я 3,5-дюймовых МО-приводов среднее врем я поиска лежит в пределах от 30 до 70 мс, скорость вращени я диска — от 2700 до 3600 об/мин, при этом производительность мен я етс я от 1,8 до 3,9 Мбайт/с.

Стоимость дисков зависит от объема пам я ти и производител я и колеблетс я в пределах 2$-24$. Эти устройства я вл я ютс я более массовыми и выпускаютс я с интерфейсами ATAPI, SCSI, PCMCIA и LPT. После по я влени я LIMDOW-накопителей низка я скорость записи перестала быть проблемой, и теперь единственным преп я тствием к массовому распространению магнитооптики я вл я етс я более высока я , чем у супер-флоппи, стоимость МО-дисковода (250$-400$), хот я по стоимости носител я (7$ за 230 Мбайт, 18$ за 640 Мбайт), удельной стоимости хранени я и надежности магнитооптика вне конкуренции. В насто я щее врем я существуют несколько форматов дл я форматировани я МО дисков CCS (непрерывное комбинированное слежение) и SS (шаблонное слежение). Первый из форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В насто я щее врем я формат CCS более попул я рен и имеет большее распространение. К сожалению два эти формата несовместимы и перенос дисков из одной системы в другую невозможен. Это не единственна я проблема переносимости св я занна я с МО дисками.

Стандартами определено два размера сектора 512 и 1024 байт.

Некоторые производители смогли сделать чтение секторов любого размера, но их меньшинство.

Большинство производителей поддерживают размер сектора равный 512 байтам.

Область применени я Область применени я МО дисков определ я етс я его высокими характеристиками по надежности, объему и смен я емости. МО диск необходим дл я задач, требующих большого дискового объема, это такие задачи, как САПР, обработка изображений звука.

Однако небольша я скорость доступа к данным, не дает возможности примен я ть МО диски дл я задач с критичной реактивностью систем.

Поэтому применение МО дисков в таких задачах сводитс я к хранению на них временной или резервной информации. Дл я МО дисков очень выгодным использованием я вл я етс я резервное копирование жестких дисков или баз данных. В отличие от традиционно примен я емых дл я этих целей стримеров, при хранении резервной информации на МО дисках, существенно увеличиваетс я скорость восстановлени я данных после сбо я . Это объ я сн я етс я тем, что МО диски я вл я ютс я устройствами с произвольным доступом, что позвол я ет восстанавливать только те данные, в которых обнаружилс я сбой. Кроме этого при таком способе восстановлени я нет необходимости полностью останавливать систему до полного восстановлени я данных. Эти достоинства в сочетании с высокой надежностью хранени я информации делают применение МО дисков при резервном копировании выгодным, хот я и более дорогим по сравнению со стримерами.

Применение МО дисков, также целесообразно при работе с приватной информацией больших объемов также как и оптические диски. Легка я смен я емость дисков позвол я ет использовать их только во врем я работы, не забот я сь об охране компьютера в нерабочее врем я , данные могут хранитс я в отдельном, охран я емом месте. Это же свойство делает МО диски незаменимыми в ситуации, когда необходимо перевозить большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно.

Перспективы развити я Основные перспективы развити я МО дисков св я занны, прежде всего, с увеличением скорости записи данных.

Медленна я скорость определ я етс я в первую очередь двухпроходным алгоритмом записи. В этом алгоритме нули и единицы пишутс я за разные проходы, из-за того, что магнитное поле, задающие направление пол я ризации конкретных точек на диске, не может измен я ть свое направление достаточно быстро.

Наиболее реальна я альтернатива двухпроходной записи - это технологи я , основанна я на изменение фазового состо я ни я . Така я система уже реализована большинством фирм производител я ми.

Существуют еще несколько разработок в этом направлении, св я занные с полимерными красител я ми и модул я ци я ми магнитного пол я и мощности излучени я лазера.

Технологи я , основанна я на изменении фазового состо я ни я , основана на способности вещества переходить из кристаллического состо я ни я в аморфное.

Достаточно осветить некоторую точку на поверхности диска лучом лазера определенной мощности, как вещество в этой точке перейдет в аморфное состо я ние. При этом измен я етс я отражающа я способность диска в этой точке.

Запись информации происходит значительно быстрее, но при этом процессе деформируетс я поверхность диска, что ограничивает число циклов перезаписи.

Технологи я , основанна я на полимерных красител я х, также допускает повторную запись. При этой технологии поверхность диска покрываетс я двум я сло я ми полимеров, каждый из которых чувствителен к свету определенной частоты. Дл я записи используетс я частота, игнорируема я верхним слоем, но вызывающа я реакцию в нижнем. В точке падени я луча нижний слой разбухает и образует выпуклость, вли я ющую на отражающие свойства поверхности диска. Дл я стирани я используетс я друга я частота, на которую реагирует только верхний слой полимера, при реакции выпуклость сглаживаетс я . Этот метод, как и предыдущий, имеет ограниченное число циклов записи, так как при записи происходит деформаци я поверхности. В насто я щие врем я уже разрабатываетс я технологи я позвол я юща я мен я ть пол я рность магнитного пол я на противоположную всего за несколько наносекунд. Это позволит измен я ть магнитное поле синхронно с поступлением данных на запись. Уже существует технологи я , построенна я на модул я ции излучени я лазера. В этой технологии дисковод работает в трех режимах - режим чтени я с низкой интенсивностью, режим записи со средней интенсивностью и режим записи с высокой интенсивностью. Модул я ци я интенсивности лазерного луча требует более сложной структуры диска, и дополнени я механизма дисковода инициализирующим магнитом, установленным перед магнитом смещени я и имеющим противоположную пол я рность. В самом простом случае диск имеет два рабочих сло я - инициализирующий и записывающий.

Инициализирующий слой сделан из такого материала, что инициализирующий магнит может измен я ть его пол я рность без дополнительного воздействи я лазера. В процессе записи инициализирующий слой записываетс я нул я ми, а при воздействии лазерного луча средней интенсивности записывающий слой намагничиваетс я инициализирующим, при воздействии луча высокой интенсивности, записывающий слой намагничиваетс я в соответствии с пол я рность магнита смещени я . Таким образом, запись данных может происходить за один проход, при переключении мощности лазера.

Выводы Безусловно, МО диски перспективные и бурно развивающиес я устройства, которые могут решать назревающие проблемы с большими объемами информации. Но их дальнейшее развитие зависит не только от технологии записи на них, но и от прогресса в области других носителей информации. И если не будет изобретен более эффективный способ хранени я информации, МО диски, возможно, займут доминирующие роли.

Новости компьютерного рынка На конференции ISOM/ODS 2002, посв я щенной оптическим накопител я м, компании Canon и Matsushita Electric Industrial представили новый формат оптических дисков.

Двухдюймовый (5 см) МО диск имеет емкость 3 ГБ, что соответствует плотности записи следующего поколени я DVD, однако будет работать тот же источник чтени я /записи (лазер с излучением в красном спектре, числова я апертура 0,6), что и нынешние DVD. Основное предназначение нового формата - использование в видеокамерах. В насто я щий момент стандарт полностью не разработан, имеютс я только предварительные спецификации.

Существующие на рынке МО носители и накопители

Рис 3. Имеющиес я в продаже МО диски Технические характеристики: я емкость диска: 640MB я : Стандартное МО покрытие я хранени я информации по результатам тестов ускоренного старени я : >=30лет я >107 я /чтени я /запись >106 я я : -5 -55 С, 3-85% относительной влажности
Рис 4. Имеющиес я в продаже МО накопители “Карманный” внешний МО-накопитель DynaMO 640 Pocket компании Fujitsu. габариты 23 x 108 x 43 мм, масса 400 г. Оно использует стандартный 3,5-дюймовый МО-носитель, похожий на утолщенную дискету, максимальной емкостью 640 Мб (форматированна я емкость — 605 Мб), но совместимо и с более старыми дисками емкостью 540, 230 и 128 Мб.

Интерфейс подключени я USB 1.1. Объем буферной пам я ти накопител я составл я ет 2 Мб, скорость вращени я диска — 3000 об/мин, среднее врем я поиска — 43 мкс, внутренн я я скорость передачи данных — до 3,25 Мб/с.

Рознична я стоимость – 230 $.

Оптические диски CD диски Обща я информаци я В оптических дисках хранение информации основано на изменении оптических свойств (в основном степени отражени я ) поверхности носител я . В процессе считывани я при освещении дорожки (трека) лазерным лучом возникает модул я ци я интенсивности отраженного луча, воспринимаемого фотоприемником. В модулированном луче закодирована двоична я информаци я , размещенна я на треке. На этом принципе основаны диски CD, а так же их «потомки» - DVD. Истори я CD В компьютер оптический диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. У 1978 году фирмы Sony и Philips объединили свои усили я в области разработки современных звуковых компакт дисков. Фирма Philips уже к тому времени уже разработала лазерный проигрыватель, а у Sony за плечами были многолетние исследовани я в области цифровой звукозаписи.

Конкуренци я между двум я фирмами могла привести к двум разным стандартам несовместимых форматов лазерных дисков, поэтому они пришли к соглашению о единой технологии записи и производства.

Аудиокомпакт-диски, называемые Audio-CD (Compact Disk), были разработаны фирмами Sony и Fhilips в 1982 году.

Описание технических деталей компакт-диска было опубликовано в официальном Международном Стандарте (IS 10149), который часто называют по цвету обложки Красной книгой . Международные Стандарты издаютс я Международной Организацией Стандартизации ( ISO ), котора я представл я ет собой аналог таких национальных групп стандартизации, как ANSI ( American National Standards Institute - Национальный Институт Стандартизации США), DIN ( Deutsche Institut fuer Normung – Немецкий институт стандартизации, член ISO ) и т. д. У каждой такой группы есть свой IS-номер (International Standard — Международный Стандарт). Международный Стандарт технических характеристик диска был опубликован дл я того, чтобы компакт-диски от разных музыкальных издателей и проигрыватели от разных производителей стали совместимыми. Все компакт-диски должны быть 120 мм в диаметре и 1,2 мм в толщину, а диаметр отверсти я в середине должен составл я ть 15 мм. Говор я т, что такие размеры были выбраны потому, что на них полностью умещалась Дев я та я симфони я Бетховена. Аудио-компакт-диски были первым средством хранени я цифровой информации, которое вышло на массовый рынок потреблени я . Принцип действи я Компакт-диск изготавливаетс я с использованием очень мощного инфракрасного лазера, который выжигает отверсти я диаметром 0,8 мкм в специальном стекл я нном контрольном диске. По этому контрольному диску делаетс я шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожег отверсти я . В шаблон вводитс я жидка я смола (поликарбонат), и таким образом получаетс я компакт-диск с тем же набором отверстий, что и в стекл я нном диске. На смолу наноситс я очень тонкий слой алюмини я , который в свою очередь покрываетс я защитным лаком. После этого наклеиваетс я этикетка.

Углублени я в нижнем слое смолы в английском я зыке называютс я термином « впадина » (pit), а ровные пространства между впадинами называютс я термином «площадка» (land). Диски имеют одну спиральную дорожку, но начинающуюс я с внутренней стороны диска. Эта спираль имеет 22 188 витков (поперечна я плотность около 600 витков на 1 мм) и длину более 5,6 километров.

Область с диаметром 46-50 мм я вл я етс я вводной (lead-in), область 116-117 мм - выводной (lead-out). Область между этими зонами называетс я программной (program-area). Дорожка представл я ет собой цепочку я мок в прозрачной основе диска, за которой расположен светоотражающий слой.

Поперечный шаг витков спирали - 1,6 мкм, ширина дорожки ( я мок) - 0,5 мкм, глубина я мок - 0,125 мкм. Кра я я мок соответствуют двоичным единицам канальной информации, кодирующей записанную на диске полезную информацию.

Участок без изменени я глубины соответствует двоичным нул я м, число нулевых битов определ я етс я длиной этого участка. Длина я мок лежит в пределах 0,83-3,56 мкм. Дл я считывани я примен я ют инфракрасный лазер с длинной волны 780 нм.

Глубина я мок выбрана равной ¼ длины волны луча лазера в прозрачном материале основы диска.

Благодар я этому луч, отраженный от дна я мки, возвращаетс я в приемник в противофазе с лучом, отраженным от поверхности, что повышает контрастность воспри я ти я я мок. Дл я выравнивани я продольной плотности записи диск вращаетс я с переменной угловой скоростью, а привод обеспечивает посто я нство линейной скорости носител я , проход я щего под головкой. Этим обусловлено большое врем я доступа, поскольку врем я уходит и на разгон и торможение диска при достаточно быстром перемещении головки.

Скорость считывани я аудиоданных, требуема я дл я звуковоспроизведени я в реальном масштабе времени, соответствует информационной скорости 150 Кбит/с, так как должно быть считано 75 блоков данных по 2048 полезных байтов. Это стандартна я скорость передачи данных дл я устройств CD - DA , которые также называютс я односкоростными. Диск способен хранить информацию 74 минут звучани я стереосигнала с частотой квантовани я 44,1 кГц и 16-разр я дными выборками. На диске используетс я только одна поверхность.

Каждое музыкальное произведение (или его часть) записываетс я на одном треке, всего на диске может быть до 99 треков. Во вводной зоне размещена таблица содержимого (TOC - Table Of Content), в которой описаны координаты каждого трека и выводной зоны.

Внутри каждого трека могут быть расставлены индексы, маркирующие определенные точки в записи, - их можно быстро находить дл я проигрывани я с заданного места. Кроме основного информационного канала, несущего звуковую информацию, на диске имеютс я служебные субканалы (каналы субкода P, Q, R, S, T, U, V, W), с пропускной способностью по 1/192 от основного канала. Из этих субканалов широко используютс я лишь P и Q, которые служат дл я навигации по диску, хранени я краткой информации (идентификаторов) о содержимом диска и треков, а также хранени я TOC. В таком виде по я вились и первые компакт-диски, ориентированные на хранение данных, дл я считывани я которых примен я ютс я приводы CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). Они базируютс я на тех же методах организации и кодировани я данных на физическом уровне, что и аудио-CD, но отличаютс я способом организации и использовани я хранимой информации.

Информационна я емкость

Винтова я канавка
Блок пользовательских данных объемом 2 kb
Впадина Площадка
Рис 5 . Структура записи компакт-диска
стандартного диска CD-ROM - 650 Мбайт. Это можно подсчитать следующим образом: 74мин * (75блоков*2048байт)/сек = 681 84 00байт.

Тиражирование компакт-дисков Основной способ изготовлени я дисков - прессование с матрицы.

Оригинал формируетс я с исходной цифровой мастер-ленты, содержащей уже подготовленный и закодированный цифровой сигнал, специальным высокоточным станком на стекл я нном диске, покрытом слоем фоторезиста - материала, измен я ющего свою растворимость под воздействием лазерного луча. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переноситс я на никелевый оригинал (негатив), который может служить матрицей при мелкосерийном производстве, либо основой дл я сн я ти я позитивных копий, с которых, в свою очередь, снимаютс я негативы дл я массового тиражировани я . Штамповка выполн я етс я методом лить я под давлением: с негативной матрицы прессуетс я поликарбонатна я подложка с рельефом, сверху напыл я етс я отражающий слой, который покрываетс я лаком.

Поверх защитного сло я обычно нанос я тс я информационные надписи и изображени я . Диски с возможностью записи (CD-R, 'болванки') изготавливаютс я таким же методом, но между основой и отражающим слоем располагаетс я слой органического вещества, темнеющего при нагревании. В исходном состо я нии слой прозрачен, при воздействии лазерного луча образуютс я непрозрачные участки, эквивалентные питам. Дл я облегчени я слежени я за дорожкой при записи на диске в процессе изготовлени я формируетс я предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.

Записываемые диски за счет наличи я органического фиксирующего сло я имеют более низкий коэффициент отражени я , чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player - CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имеющие запаса по надежности чтени я , могут воспроизводить диски CD-R менее надежно, чем обычные.

Несмотр я на то, что запись на компакт-диск производитс я с помощью лазера, этот способ не пригоден дл я производства сотен и тыс я ч копий.

Запись одного мастер-диска длитс я минуты. Кроме того, материалы, примен я емые при изготовлении мастер-дисков, не подход я т дл я длительного использовани я этих дисков. Если необходимо изготовить небольшой тираж компакт-дисков, с оригинала снимаетс я , методом гальванопластики, металлическа я копи я – матрица, которую можно использовать дл я изготовлени я копий также, как при тиражировании виниловых грампластинок. Этот метод примен я етс я дл я изготовлени я небольших партий дисков, поскольку металлическа я копи я изнашиваетс я . Диски, изготовленные матричным способом, имеют себестоимость, измер я емую единицами центов.

Индивидуально записанные диски обход я тс я дороже.

Независимо от способа записи оптические диски могут быть прочитаны на любом устройстве считывани я , поддерживающем данный формат записи.

Однако между штампованными и записанными дисками все же имеетс я некотора я разница.

Перезаписываемые диски CD-RW по сравнению с CD и CD-R при считывании дают меньшую амплитуду сигнала. По этой причине приводы без автоматической регулировки чувствительности приемника (старые модели, до 1998 г., включа я р я д моделей 8x) не могут считывать диски CD-RW.

Этикетка
Темное п я тно в слое красител я , выжигаемое лазером в процессе записи
Инфракрасный лазерный диод
Призма
Линза
Фотодетектор
Направление движени я
12 мм
Поликарбонат
Подложка
Рис 6. Поперечное сечение диска CD-R и лазера (масштаб не соблюдаетс я ). Обычный компакт-диск имеет сходную структуру, но у него отсутствует слой красител я и вместо сло я золота используетс я слой алюмини я с выемками
Большие партии компакт-дисков производ я тс я в два этапа 1. С мастер диска описанным выше способом снимаетс я первична я матрица. 2. С помощью этой матрицы изготавливаетс я копи я мастер-диска из более прочного металла. 3. Копию мастер-диска можно многократно использовать дл я изготовлени я вторичных (рабочих) матриц. При таком способе можно изготовить множество рабочих матриц с одной копии мастер-диска, причем его оригинал практически неприкосновенен, а в технологическом процессе используютс я относительно дорогие материалы.

Поступающие в продажу компакт-диски отштампованы на поликарбонатной основе, покрытой алюминием и защитным слоем пластика.

Тонкое алюминиевое покрытие повтор я ет профиль поверхности основы, что позвол я ет по отражению лазерного излучени я от поверхности определить, есть ли на ней углубление.

Описанна я технологи я используетс я при производстве как звуковых компакт-дисков, так и дисков CD - ROM . Помимо «штамповки» существует технологи я дублировани я дисков, устройства, которые это выполн я ют – дупликаторы. Вниху приведены образцы дупликаторов. Технологии записи на CD Данные на компакт-дисках записываютс я с использованием технологии CLV ( Constant Linear Velocity ) – посто я нной линейной скорости. При считывании с внутренних дорожек вращение происходит быстрее, а с внешних медленнее. Этот способ примен я етс я потому, что изначально он был необходим дл я воспроизведени я звука.

Потому область диска разбиваетс я на сектора. Новые накопители CD - ROM используют диски, записанные с применением технологии CAV ( Constant Angle Velocity ) – посто я нной угловой скоростью. Этот тип накопителей считывает дорожки на краю диска быстрее, чем в центре, поскольку диск вращаетс я с посто я нной скоростью.

Накопители CAV работают, как правило, быстрее, чем CLV . Технологи я записи, где используютс я обе вышеописанные технологии называетс я P - CAV ( Partial - CAV ) – частичное CAV . При больших скорост я х начинает сказываетс я вибраци я . Поэтому был разработан новый метод считывани я информации, называемый TrueX / MultiBeam . В таких накопител я х скорость вращени я диска относительно посто я нна, но считывающий лазерный луч расщепл я етс я на

Параметр CLV CAV
Скорость вращени я диска Различна я Посто я нна я
Скорость передачи данных Посто я нна я Различна я
Уровень шума Высокий Низкий
Цена Высока я Низка я
Лазерный диод
Разделитель луча
Многолучевой детектор
Линзы
Рис. 7. Схема работы накопител я TrueX / MultiBeam
семь лучей, что позвол я ет одновременно считывать информацию с семи дорожек, а не с одной. Ниже показана схема работа накопител я . Снижение скорости вращени я диска уменьшает вибрацию. Посто я нна я скорость вращени я приводит к единой скорости передачи данных по всей поверхности диска.

Поэтому накопители TrueX / MultiBeam со скоростью передачи 40х или 52х обеспечивают эту скорость на всей поверхности диска, а не только на внутренних дорожках. Ниже приведены параметры накопителей TrueX / MutiBeam и P - CAV . Впоследствии были разработаны диски, записываемые пользователем, CD-R (CD Recordable), и устройства записи (рекордеры) CD-Writer, CD-Recorder (естественно, способные и считывать информацию). Эти диски и устройства позвол я ли лишь однократную запись, их еще называли CD-

Накопитель Номинальна я скорость передачи данных Средн я я скорость передачи данных Загрузка процессора Технологи я Среднее врем я доступа, мс
Acer CD-640A 40х 24 – 27х 8% (в центре компакт-диска) и более 82% (внешние дорожки) P-CAV 75
Kenword 40x 40х 42-47х 18% (по всей поверхности) TrueX 80
WORM или CD-WO. Устройства с возможностью многократной записи на оптический диск первоначально назвали CD-E (Erasable - стираемые), и его заменили на CD-RW (ReWditable - перезаписываемые), хот я физическа я суть та же.

Особую привлекательность CD-R и CD-RW придает совместимость этих дисков с обычными приводами CD-ROM и даже аудиоплейерами. Более новые и емкие диски DVD совместимости с CD не имеют. Но и здесь по я вились комбайны, позвол я ющие работать и с DVD, и с CD. Носители информации CD, CD-R, CD-RW Оптические диски CD, CD-R и CD-RW имеют прозрачную поликарбонатную основу, над которой расположен слой, хран я щий информацию, защищенный сверху лаком. На верхней поверхности этого может быть нанесена этикетка. Хран я щий слой расположен ближе всего к верхней стороне, механические повреждени я с верхней стороны чаще привод я т к неисправимым ошибкам чтени я . Царапины, как и пылинки, с нижней стороны, через которую светит лазер, не так страшны - через них проходит луч с еще довольно большим диаметром п я тна (пор я дка 1 мм). Луч фокусируетс я в точку микронных размеров уже на самом хран я щем слое, так что мелкие дефекты на внешней поверхности не оказывают существенного вли я ни я на оптические процессы.

Поскольку дл я программных файлов и файлов с данными важен каждый бит, в накопител я х CD - ROM используютс я весьма сложные алгоритмы обнаружени я и коррекции ошибок.

Благодар я им веро я тность неправильного считывани я данных составл я ет не более 10 -1025 . Дл я реализации этих методов коррекции ошибок к каждым 2048 байтам полезных данных добавл я ютс я 288 контрольных (служебных). Это позвол я ет восстанавливать потер я нные данные, - до 1000 ошибочных битов. Это необходимо в виду недостаточной защищенности от возможных механических повреждений.

Данные прочитанные неправильно интерполируютс я , и эти изменени я будут недоступными дл я человеческого уха.

Максимальна я длина полностью исправл я емого пакета ошибок - около 4000 бит (~2.5 мм длины дорожки), однако не любой пакет такой длины может быть полностью исправлен.

Устройство хран я щего сло я может быть различно.

Штампованные (печатные) диски CD имеют рельефную верхнюю сторону прозрачной основы, покрытую светоотражающим напылением. Ямки и ровные участки трека дают разную интенсивность отраженного луча, котора я регистрируетс я фотоприемником.

Штампованные диски изготавливаютс я на специальном заводском оборудовании.

Однократно записываемые диски CD-R имеют покрывающий основу слой органического красител я , поверх которого нанесено светоотражающее напыление (золото или сплав серебр я ного цвета). При записи выжигаютс я фрагменты красител я , в результате отраженный луч также будет промодулирован по интенсивности.

Перезаписываемые диски CD-RW, под отражающим слоем имеют регистрирующий слой, который может мен я ть свое состо я ние между поликристаллическим и аморфным.

Прозрачность сло я зависит от его состо я ни я . При перезаписи состо я ние отдельных участков измен я етс я в зависимости от степени нагрева участка лучом записывающего лазера при остывании фокусируетс я то или иное его состо я ние. В отличие от печатных дисков и CD-R, отражающих около 70% мощности падающего луча, диски CD-RW обладают существенно меньшей отражающей способностью. Дл я упрощени я записывающей аппаратуры на болванке (target) - чистом диске дл я записи - по всей поверхности при изготовлении носител я спиральна я дорожка разметки (pregroove). Разметка отпечатана на верхнем слое поликарбонатного субстрата, по ней при записи наводитс я головка. Эта дорожка, по которой при записи диск разбиваетс я на кадры, содержит коды разметки диска по времени (ATIP, Actual Time In Pregroove). На этой же дорожке имеетс я и информаци я о требуемой мощности лазера и возможной скорости записи.

Скорость записи зависит как от диска, так и от привода. При попытке записи на диск со скоростью большей, чем гарантированна я , четкость изменени я оптических свойств участков ухудшаетс я , и диск может оказатьс я нечитаемым. Диски бывают разных цветов, и в зависимости от цвета отражающего и регистрирующего слоев. 1. Серебр я ный цвет имеют печатные диски (прозрачна я подложка, алюминиевый отражающий слой). Алюминий на диске хоть и медленно, но все-таки окисл я етс я и мен я ет свои отражающие свойства, поэтому врем я жизни печатных дисков оценивают в 10-15 лет. 2. В голубых и зеленых болванках (если смотреть снизу) CD-R в регистрирующем слое используетс я цианин (cyanine) - материал голубого цвета.

Зеленый цвет болванок дает золотой отражающий слой, голубой остаетс я при отражающем слое из серебра или сплавов алюмини я . Эти болванки имеют среднюю стойкость к перепадам температуры и солнечному свету.

Предполагаемое врем я жизни диска при нормальных услови я х - 75 лет. 3. Золотистые болванки CD-R имеют регистрирующий слой из фталоцианина, они более стойкие к внешним воздействи я м.

Предполагаемое врем я жизни диска - 200 лет. 4. Серо-коричневый цвет имеют болванки CD-RW (цвет регистрирующего сло я ). Верхн я я поверхность болванки может быть защищена довольно прочным покрытием, на котором можно даже печатать этикетки специальным принтером дл я дисков. Это отражаетс я пометкой 'Scratch resistant printable surface' на упаковке диска. От руки диск можно подписывать только м я гким фломастером с войлочным пером и чернилами на водной основе, но ни в коем случае не шариковой ручкой и не карандашом. На верхнем слое поликарбоната нанесена спиральна я дорожка разметки (pregroove), содержаща я коды ATIP - требуема я мощность лазера, возможна я скорость записи и временные коды каждого кадра, а также информаци я о носителе, информаци я определ я етс я изготовителем матрицы, изготовитель диска может использовать матрицу не по назначению: залить другую краску и т.п. На диске также указываетс я возможна я скорость записи. Если диск пригоден дл я записи на скорости 2x и выше, то на нем должна быть отметка 'Multi Speed' и указана максимальна я скорость, например '4x compatible'. Отсутствие таких отметок говорит о возможности записи лишь на однократной скорости.

Высокоскоростные болванки, естественно, дороже низкоскоростных, но это расплата за возможную экономию времени при записи.

Полностью диск на скорости 1x записываетс я 74 минуты (плюс еще несколько минут может потребоватьс я на запись служебной информации). Скорость N x, позвол я ет сократить это врем я примерно в N раз. Диски рекомендуетс я хранить в специальных пластмассовых футл я рах, где они фиксируютс я . Дл я того чтобы аккуратно вынуть диск, нужно одним пальцем нажать на фиксатор, а другим вз я ть диск за торцевые поверхности. При этом диск не будет сильно изгибатьс я (при нажатии фиксатор отпускает диск) и пачкатьс я руками.

Особенно чувствительны к изгибу диски CD-RW, поскольку их регистрирующий слой находитс я в аморфном (полужидком) состо я нии.

Хранить диски, которыми пользуютс я неоднократно, в конвертах не рекомендуетс я - при вынимании и укладке поверхности диска будут неизбежно царапатьс я . В такой упаковке часто приход я т дистрибутивы ПО, а также диски, вложенные в книги. Все диски следует беречь от деформаций, царапин и нагревани я . Многосеансовые диски Специальным вариантом записываемого диска я вл я етс я многосеансовый диск в котором видимое при обычном считывании содержимое записываемого диска может мен я тьс я пользователем несколько раз.

Сессией (session) называют набор треков (от 1 до 99), которому предшествует вводна я зона, содержаща я ТОС с указател я ми начала каждого из этих треков. За последним треком имеетс я и выводна я зона (lead out), начало которой также задано в ТОС. Сразу за выводной зоной может быть записана вводна я зона следующей сессии. Кажда я сесси я (структура, записанна я за один сеанс) выгл я дит как обычный CD-ROM, но есть нюансы в запис я х вводной зоны. Сесси я называетс я закрытой, когда ее программна я область обрамлена вводной и выводной зонами.

Однако в ее ТОС указатель на выводную зону может указывать либо на начало выводной зоны, либо на ее конец, то есть на начало вводной зоны следующей сессии. Когда указатель описывает начало выводной зоны, диск становитс я закрытым - следующую сессию к нему уже не добавить. Когда он указывает на конец вводной зоны, на диск возможна запись последующей сессии (если хватает ресурсов: места на диске, места в РМА и номеров треков). Первый трек первой сессии должен иметь номер 01, следующие треки - последовательно нарастающие номера. Номер первого трека очередной сессии должен быть следующим за номером последнего трека предыдущей сессии.

Многосеансовые, или мультисессионные (multi session CD), диски содержат более одной сессии, и все сессии физически доступны дл я чтени я . Очередна я записываема я сесси я может быть полностью независимой (ее ТОС содержит ссылки только на ее собственные треки), а может быть и св я занной с предыдущими сесси я ми (linked session). Св я зь может быть как на уровне треков (абсолютные координаты 'старых' треков, все или частично, включают в ТОС новой сессии), так и на уровне файлов (дл я CD-ROM). Св я зь на уровне файлов требует внесени я ссылок на файлы прежних сессий в каталогах и таблице путей, я вл я ющихс я логической частью файловой системы CD-ROM. Возможности использовани я информации конкретных сессий завис я т от устройства считывани я и его ПО. Аудиоплейеры, как правило, считывают только первую сессию - остальными они просто не интересуютс я . Приводы CD-ROM и их ПО могут читать любую сессию. Если они будут читать последнюю сессию, по я вл я етс я возможность 'перезаписать' диск CD-R, на самом деле только дописыва я следующую сессию. На этих свойствах построены диски CD Plus, они же CD Extra, у которых перва я сесси я предназначена дл я аудиоплейеров, а втора я и последующие - дл я приводов CD-ROM. Приводы CD-ROM и аудиоплейеры способны считывать только закрытые сессии, незакрытые сессии доступны только рекордерам. Диск в принципе закрывать необ я зательно, но может встретитьс я привод, не желающий (совместно со своим ПО) читать незакрытый диск.

Многосеансова я запись впервые по я вилась в PhotoCD, а затем и в CD-ROM ХА. Сейчас на нее распростран я етс я стандарт, описанный в Оранжевой книге, согласно которой многосеансова я запись может производитьс я в физическом формате Mode I (CD-ROM) или Mode 2 (CD-ROM XA). Все сессии одного диска должны записыватьс я в одном из этих режимов.

Поддержка многосеансовых дисков по я вилась уже в р я де моделей приводов 4х, ее имеют практически все накопители 8х и более высокоскоростные. По умолчанию привод, поддерживающий многосеансовый режим считывани я , должен обращатьс я к последней сессии. В таблице путей, записанной в этой сессии, могут содержатьс я и ссылки на файлы из предыдущих сессий. Таким образом, в зависимости от наличи я этих ссылок через таблицу путей последней сессии оказываютс я доступными не только ее данные, но и любые файлы предыдущих сессий. При этом оказываетс я возможным и 'обновление' прежних файлов, которое сводитс я к записи новых их версий и включению в таблицу путей ссылок только на эти версии.

Удаление файлов сводитс я к тому, что ссылка на них не включаетс я в таблицу путей последней сессии.

Файловые системы Дл я аудиодисков не требовалось создавать какую-либо специальную логическую структуру - достаточно того, что каждой аудиозаписи соответствует собственный трек. Дл я хранени я данных требуетс я организаци я файловой системы, котора я не может просто повтор я ть дисковую файловую систему. Така я система при большом времени доступа с большим количеством каталогов и файлов работала бы крайне медленно. В насто я щее врем я дл я CD, используемых в PC, распространены почти эквивалентные файловые системы HSF и ISO 9660, которые иногда отождествл я ют. HSF (High Sierra Format), он же HSG (High Sierra Group), - фактический стандарт на доступ к данным из среды DOS, UNIX и других ОС. Стандарт назван по географическому названию места его разработки. ISO 9660 - первый стандарт (1988 г.) дл я хранени я данных на CD-ROM. Структуру тома описывает таблица содержимого ТОС или VTOC, котора я хранитс я в его логических секторах на треке тома. В ТОС описаны все файлы, присутствующие на диске, - им я , дата создани я , атрибуты, положение всех экстентов файла. Файлы на диске располагаютс я в каталогах, образующих древовидную структуру, и каждый каталог содержит список вход я щих в него файлов, их атрибуты и указатели на секторы, в которых располагаетс я начало файлов или их экстентов. Дл я ускорени я поиска файлов на диске кроме каталогов имеетс я дополнительна я таблица путей (path table), содержаща я список путей (в символьном формате) ко всем подкаталогам диска и адреса их начальных секторов.

Записи каталогов и таблицы путей имеют переменную длину, определ я емую длиной имени. Чтобы таблицы были компактными (тогда они смогут целиком размещатьс я в ОЗУ), выгоднее использовать наиболее короткие имена каталогов. С учетом поиска через таблицу путей выгодно большое количество файлов распредел я ть по большему количеству каталогов, при этом врем я на поиск в каталоге (перебор) сократитс я . Rock Ridge - расширение стандарта ISO 9660 дл я ОС UNIX, обеспечивающее работу с длинными именами файлов и символьными св я з я ми.

Формат HFS (Hierarchical File System - иерархическа я файлова я система) используетс я вместо ISO 9660 в дисках дл я Macintosh, на PC эти диски воспринимают ОС Linux и OS/2. Joliet - расширение файловой системы ISO 9660 от Microsoft дл я Windows 9x/NT, снимающее ограничени я на имена файлов.

Позвол я ет использовать любые символы в именах, преодолеть ограничение на длину имени '8.3', увеличить возможную глубину вложенности каталогов и сн я ть ограничени я на имена каталогов.

Допускает длину имен файлов и каталогов до 64 символов (длинные имена Windows могут иметь длину до 255 символов). Символы имен кодируютс я двум я байтами Unicode, что обеспечивает возможность использовани я различных я зыков.

Расширение строитс я на возможности организации множества дескрипторов одного и того же тома, заложенной в ISO 9660. Файлы на диске размещаютс я так же, как и в ISO 9660, и первичный дескриптор тома также указывает на структуры формата ISO, с таблицей путей, доступной MS-DOS. Но добавл я етс я еще и дополнительный дескриптор тома (SVD), который указывает на альтернативную таблицу путей, содержащую расширенные имена Windows. Обе таблицы путей описывают один и тот же набор файлов. Romeo - расширение файловой системы дл я поддержки длинных имен (до 128 символов) Windows 95 и NT. Поскольку диск CD-RW допускает перезапись, структура файловой системы ISO 9660, не ориентированна я на возможность модификации уже записанных данных, - дл я него не лучшее решение.

Файлова я система UDF (Universal Data Format) с пакетами переменной длины построена иначе. Здесь файлы хран я тс я р я дом со своими описани я ми, допустима длина имен до 127 символов.

Никаких общих таблиц размещени я файлов и экстентов дл я UDF не требуетс я - последовательное чтение пакетов позвол я ет собрать все файлы диска.

Конечно, дл я быстрого поиска нужного файла в пам я ти компьютера строитс я виртуальна я таблица размещени я файлов.

Международные стандарты ISO/IEC 13346 и ISO/IEC 13490 и европейские ЕСМА (European Computer Manufacturers Association) - ECMA-167 и ЕСМА-168 (1994 г.) призваны заменить ISO-9660 (ECMA-119). Здесь снимаютс я некоторые ограничени я , свойственные прежним стандартам. ЕСМА-168 (Volume and File Structure of Read-Only and Write-Once Compact Disk Media for Information Interchange) описывает структуру файлов и томов на дисках CD-ROM и CD-RW. Спецификаци я предусматривает любой метод записи - сплошной (сесси я или диск за один заход), потрековый и пакетный. Диск ЕСМА-168 более удобен дл я хранени я данных, чем ISO 9660. Стандарт вобрал возможности Rock Ridge: длинные имена, глубокую вложенность каталогов, а также расширенный набор символов в именах. Хот я пр я мой совместимости с ISO 9660 нет, возможно создание 'компромиссных' дисков со структурами записей в обоих форматах.

Форматы CD В насто я щее врем я встречаетс я множество разновидностей компакт-дисков, большинство из которых может использоватьс я в ПК. Все стандарты на компакт-диски больше известны по цветам библиотек, в которых они описываютс я . 1. PC CD-ROM - диски с файлами данных дл я IBM PC-совместимых компьютеров.

Файлова я система, как правило, ISO 9660, дл я длинных имен Windows используетс я расширение Joliet. 2. MAC CD-ROM - диски с файлами данных дл я компьютеров Macintoch. Файлова я система HFS. 3. CD-R и CD-RW - болванки дл я записи и перезаписи на CD-рекордере; логическое содержание определ я етс я записанной программой. 4. CD-DA (Digital Audio) IEC 908, Red Book, 1982 год, - традиционный стандарт аудиозаписи (до 99 треков, до 74 минут, до 99 точек входа на каждый трек). Аудиодиски CD-DA имеют логотип 'Compact Disk Digital Audio'. Одним из основных применений стандарта CD-DA я вл я етс я запись музыки, звуковых эффектов и голоса.

Благодар я этому стандарту стала возможной запись не только цифрового аудио дл я музыкальных альбомов, но и запись с добавлением музыки и голоса в приложени я , работающие в смешанном режиме. 5. CD-Text - формат, предложенный Philips дл я записи текстовой информации на аудиодиски (например, автор, название произведени я и т. п.). текст записываетс я в субканалах R:W. Плейеры, не поддерживающие текст, просто воспроизвод я т аудиотреки.

Специальные плейеры имеют алфавитно-цифровой дисплей (2 строки по 20 знаков или 21 строку по 40 знакомест), предусматриваетс я выбор информации дл я просмотра и произведений дл я прослушивани я с помощью меню.

Приводы CD-ROM из данного формата воспринимают только аудиоинформацию (не поддерживают декодирование дополнительных субканалов). 6. CD-Grafhics (CD-G, CD+G) - формат дл я записи графики (текста) в субканалах R:W. Графика записываетс я с разрешением 288*24, 2 цвета (линейна я графика), 288*192, 16 цветов (телевизионна я графика CD-G) или 288*192, 256 цветов (расширенна я телевизионна я графика, CD-EG). Примен я етс я в проигрывател я х 'Караоке'. 7. PhotoCD - хранение изображений в формате Kodak. Использует физический стандарт CD-ROM XA и спецификации многосеансовых записываемых (CD-R) дисков.

Изображени я хран я тс я в форматах; соответствующих применению: a) Photo CD Master - до 100 кадров с разрешением 2048*3072, дл я бытовой пленки 35 мм; b) Pro Photo CD Master - 25-100 кадров с разрешением 4096*6144, дл я профессиональной работы; c) Photo CD Portfolio - до700 кадров с разрешением 512*768 или 1024*1536, дл я интерактивных презентаций; d) Photo CD Catalogue - до 6000 кадров с разрешением 512*768, дл я хранени я каталогов; e) Print Photo CD - до 100 кадров с разрешением 2048*3072, дл я полиграфической печати. 8. Video CD - высококачественна я цифрова я видеозапись с MPEG-сжатием, видеоданные чередуютс я с аудиоданными. Диск может содержать до 74 минут видеопотока, сжатого по алгоритму MPEG-1, с разрешением 352*240, 30к/с (NTSC) или 352*280, 25 к/с (PAL/SECAM), со стереозвуковым сопровождением.

Неподвижные изображени я могут иметь разрешение до 720*480/576 (могут использоватьс я дл я меню). На каждом треке может быть расставлено до 98 точек входа, на всем диске - до 500. диски интерактивны: с помощью меню можно выбрать точки входа (начала воспроизведени я ), формировать последовательность исполнени я (playlist), быстро 'перематывать' вперед и назад, смотреть и скрывать субтитры. Диск содержит не менее двух треков. На первом треке записана прикладна я программа проигрывани я , списки точек входа, статические изображени я и некоторые вспомогательные данные. На втором и далее треках размещаютс я видеоданные.

Дополнительно могут присутствовать и аудиотреки CD-DA. Использует физический стандарт CD-ROM XA. Диски предназначены дл я Video CD-плейеров, но могут воспроизводитьс я и приводом CD-ROM на ПК с MPEG-декодером.

Видеодиски Video CD имеют логотип 'Compact Disc Digital Video' и (или) надпись 'VideoCD'. Заметим, что диски CD-Video - это совсем другие диски, на которых записана аналогова я видеоинформаци я , и к устройствам чтени я -записи, примен я емым в ПК, эти диски не имеют никакого отношени я . 9. Super Video CD - видеодиски с более высоким качеством изображени я (напоминают DVD, но имеют меньшую емкость). Разрешение 480*480/576, сжатие по алгоритму MPEG-2 (средн я я скорость потока 2,6 Мбит/с), 2 стереоили 4 монофонических канала, 37 минут видео при максимальной скорости потока, может воспроизводитьс я на приводе со скоростью не ниже 2x. 10. CD Plus , они же CD Extra, - мультимедийные диски, содержащие две сессии - первую аудио (до 98 треков, воспроизводима стандартным аудиоплейером) и вторую в формате CD-ROM XA. Называетс я также Enhanced Music CD. 11. CD-1 - интерактивные диски с видео, аудио и другими данными, предназначенные дл я воспроизведени я на специальном плейере.

Файлова я система отличаетс я от ISO 9660. Диски CD-1 имеют логотип 'Compact Disc Interactive'. 12. CD-Bridge , или CD-1 Bridge, - формат сектора CD-ROM XA Mode 2. видеопрограммы могут проигрыватьс я на плейере CD-1 и CD-ROM XA. Файлова я система ISO 9660. 13. Mixed-Mode Disc - диск со смесью данных (трек 1) и аудиотреков (треки 2-99). На старых аудиоплейерах первый трек может ошибочно трактоватьс я как аудио и воспроизводитьс я как страшный шум, способный повредить акустические системы и уши. Из разных вариантов (CD-Extra или CD-Plus, Hidden Track и др.) более известны Enhanced CD. 14. DDCD (Sony) - уменьшенное расто я ние между витками и уменьшенный размер пита. 1.3 ГБ. 15. ML-ROM, ML-R, ML-RW (TDK) - 3 бита на пит.

Емкость и скорость увеличиваетс я втрое. Диски 120 мм - 2 ГБ, 80 мм - 650 МБ, 60 мм - 200 МБ. 16. PD/CD - комбинированный носитель, записывающий информацию на специальный носитель по методу изменени я фазы.

Носитель представл я ет собой многослойный диск в защитном картридже, у которого в одном из слоев может измен я тс я фаза состо я ни я (как и в CD-RW, но в PD этот принцип применили раньше). Считывание основано на изменении степени отражени я участков с разной фазой состо я ни я . В отличии от CD с одним спиральным треком, PD имеет концентрические треки (как у магнитных дисков) и, следовательно, произвольный метод доступа.

Шпиндель накопител я поддерживает посто я нную угловую скорость дл я каждой зоны треков. Это позвол я ет снизить врем я доступа при поиске в пределах зоны, поскольку не тратитс я врем я на разгон или торможение диска.

Емкость PD, как и у CD, составл я ет 650 Мбайт, но PD не может быть считан на накопителе CD-ROM. В то же врем я устройство PD/CD считывает и обычные CD - тип установленного носител я определ я етс я автоматически.

Большим преимуществом PD перед CD-R я вл я етс я возможность многократных циклов стирани я -записи и, естественно, считывани я при пр я мом доступе к данным.

Недостаток - несовместимость PD и CD. 17. WORM (Write Once, Read Many times) - устройство с однократной записью и многократным считыванием специфического носител я . Устойчивый к внешним воздействи я м картридж емкостью 650 Мбайт - 1,3 Гбайт записывают по технологии, похожей на CD-WORM. Стоимость высока я , стандартов нет. 18. WARM (Write And Read Many times) подразумевает многократную запись и считывание, но стандартизованных оптических устройств данного типа нет. 19. mini - CD . В начале 90-х годов в Японии были распространены миниатюрные диски диаметром 80 мм, емкостью около 200 Мбайт. Дл я этих дисков на лотках приводов CD имеетс я небольшое углубление, обеспечивающее возможность их использовани я наравне с большими. На маленьких дисках выпускались продукты CD-XA – смесь видео, аудио и данных. 20. CD - card . Это диски формой и размером почти идентичные банковской карте.

Технически CD-визитка я вл я етс я тем же компакт диском и читаетс я в любом стандартном приводе. Как носитель информации не очень практичен в силу сравнительно малого объема (30-100 Mb) и интересен прежде всего как рекламный продукт.

Существует разновидность CD-визиток — CD-визитка с двум я закругленными гран я ми (Ring-CD). Они несколько проще в производстве поэтому и цена на них ниже. 21. Shape-CD — диски нестандартной (заказной) формы. Можно заказывать тираж дисков в форме фирменного логотипа, елочки и т.д.

Разумеетс я какие-то ограничени я все же есть - диск должен быть сбалансирован. Но в случае с аудиодисками и в силу маленькой скорости вращени я , ограничени я не столь жесткие.

Запись на оптические диски

1
2
3
4
5
6
7
Рис 8 . Типичное устройство накопител я
1) 4) полупроводниковый лазер 2) 5) оптическа я система 3) 6) подвижна я каретка с отражающим зеркалом 7) фокусирующа я линза
Накопители CD - ROM отличаютс я от проигрывателей музыкальных дисков в основном микропроцессором, который выполн я ет декодирование электрических сигналов. В звуковых проигрывател я х записанные на компакт-диск цифровые данные преобразуютс я в аналого-электрические сигналы, поступающие потом на стереоусилитель. При этом допускаютс я небольшие погрешности. При считывании CD - ROM погрешности абсолютно недопустимы.

Запись на оптический диск имеет свою специфику, св я занную как с организацией диска (одна спиральна я дорожка), так и с особенност я ми управлени я лазером. В отличие от магнитных и магнитооптических дисков, обеспечивающих произвольный доступ к любому сектору как по чтению, так и по записи, информаци я должна записыватьс я непрерывным потоком в цепочку секторов.

Поначалу рекордеры (записывающие устройства) могли записывать за одно включение записывающего лазера не менее целого трека оптического диска.

Следующим заходом можно было дописать последующий трек (треки), таким образом, по записи CD-R я вл я ютс я устройствами с последовательным доступом. С перезаписываемыми дисками CD-RW по я вилс я пакетный режим записи, который позвол я ет сн я ть это ограничение. Ниже приведен алгоритм работы накопител я CD - ROM 1. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало. 2. Серводвигатель по командам от встроенного микропроцессора смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на копмакт-диске. 3. Отраженный от диска луч фокусируетс я линзой, расположенной под диском, отражаетс я от зеркала и попадает на разделительную призму. 4. Разделительна я призма направл я ет отраженный луч на другую фокусирующую линзу. 5. Эта линза направл я ет отраженный луч на вотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы. 6. Сигналы с фотодатчика декодируютс я встроенным микропроцессором и передаютс я в компьютер в виде данных.

Данные, которые могут быть прочитаны с диска, дл я рекордера Manufacturer - производитель матрицы (штампа), но не об я зательно диска. Writable/Rewritable - тип болванки (CD-R или CD-RW). Dye type - тип краски (дл я CD-R), информаци я дл я настройки записывающего лазера.

Однако краска может быть иной (см. выше), а дл я настройки все равно используетс я область РСА. Spiral length in blocks - длина спирали (количество блоков, доступных дл я записи). Соответствует действительности, так как определ я етс я только штампом. Rated speed - допустима я скорость записи. Если не указана, то дл я CD-R допустима скорость 1х, дл я CD-RW - 2х.

Превышение скорости чревато порчей диска. Audio - болванка может использоватьс я и на автономном рекордере аудио-дисков.

Режимы записи рекордера 1. Весь диск сразу (ОАО - Disk At Once). В этом режиме лазер включаетс я на врем я записи всего диска от начала до конца, вс я информаци я записы-ваетс я на диск, включа я вводную и выводную зоны, и последующа я запись на эту болванку уже невозможна (даже если остаетс я место). Дл я записи в режиме DAO требуютс я чистые болванки. Диски, записанные в режиме DAO, будут читатьс я на любых приводах и могут быть использованы как мастер-диски дл я производства печатных (штампованых) CD. Режим ОАО реализован не во всех рекордерах, он может не поддерживатьс я записывающим ПО (пакетом и драйверами). 2. Сесси я сразу (S АО - Session At Once). В этом режиме за одно включение лазера записываютс я все треки, вводна я и выводна я зоны одной сессии. Режим малораспространенный, используетс я дл я дисков CD-Extra. 3. Потрекова я запись (ТАО - Track At Once). В этом режиме лазер включаетс я на врем я записи одного трека. В начале каждого трека записываетс я предзазор (pre-gap) длительностью 2 секунды (150 секторов). Этот режим примен я етс я как дл я односеансовой, так и дл я многосеансовой записи. Режим пригоден дл я дисков любого назначени я (аудио, CD-ROM и т.п.) Нормально записанные диски будут читатьс я на любых приводах. В этом режиме сначала на диск пишутс я информационные треки, а вводна я зона остаетс я свободной.

Координаты начала треков, а также координаты начала свободной области, следующей за последним уже записанным треком временно сохран я ютс я в служебной области болванки (РМА). Вводна я к выводна я зоны записываютс я позже - при закрытии сессии. До закрыти я сессии (в ISO 9660 включающей запись логической ТОС и таблицы путей) записанные данные дл я обычных приводов CD-ROM остаютс я недоступными. 4. Пакетна я запись (packet writing). В этом режиме за одно включение лазера записываетс я произвольное количество блоков - пакет. Длина пакета не превышает объема буфера рекордера, благодар я чему опустошение буфера при записи не грозит порчей диска. Лазер включаетс я на запись, только если в буфере уже имеетс я полный пакет. Между пакетами записываетс я всего 7 промежуточных блоков.

Пакеты могут быть фиксированной или переменной длины.

Пакетную запись ввели на CD-RW, благодар я ей по я вилась возможность пр я мого доступа по записи к отдельным блокам диска (при пакетах фиксированной длины). Пакетна я запись поддерживаетс я не всеми рекордерами. Диски, записанные в пакетном режиме, читаютс я не всеми приводами CD-ROM (у них возникают проблемы с чтением промежуточных блоков). Дл я аудиодисков пакетна я запись непригодна. Дл я чтени я диска, записанного в этом режиме, требуетс я драйвер файловой системы UDF. Сесси я (диск) с пакетами переменной длины может быть закрыта и в формате ISO 9660 Level 3, тогда она будет читатьс я и с помощью редиректора (типа MSCDEX), поддерживающего Level 3 (старые MSCDEX поддерживают только Level 1, без чередовани я и фрагментации файлов). Стирание диска предполагаетс я только дл я CD-RW - при стирании вс я стираема я область переходит в одно состо я ние (фазу). Стирание может быть полным (full erase) или быстрым (quick erase). При полном стирании выполн я етс я 'зачистка' всего диска, включа я и информацию ТОС во вводной зоне.

Быстрое стирание очищает лишь отдельные области диска. Диск со стертой ТОС будет выгл я деть пустым, но при этом он может содержать информацию (до которой очень трудно добратьс я ). Быстрое стирание, затрагивающее лишь структуры данных томов, используют на дисках с пакетной записью (например, в DirectCD). Диск может быть настолько испорчен, что рекордер не сможет выполнить и стирание. В этом случае может помочь стирание солнечным светом или ультрафиолетовыми лучами (в устройстве дл я стирани я ультрафиолетовых ПЗУ). Закрытием сессии называетс я процесс записи вводной зоны со сформированной таблицей ТОС, а также выводной зоны. До закрыти я сессии стандартные устройства чтени я не располагают информацией о координатах начала треков - эта информаци я временно сохран я етс я рекордером в специально отведенной зоне РМА, не вход я щей в стандартную область, доступную дл я записи (650 Мбайт). Про эту область 'знает' только записывающее ПО, и читают ее только рекордеры.

Незакрыта я сесси я недоступна никаким устройствам чтени я в 'штатном' режиме.

Рекордер может дописывать в незакрытую сессию треки до тех пор, пока на диске есть доступное место, пока не будет достигнуто предельное число треков в сессии (99) и пока есть место в РМА дл я временного хранени я координат начала трека. После закрыти я к сессии уже не могут быть добавлены треки, но может быть открыта нова я сесси я , если не закрыт диск.

Закрытием диска (финализацией) называют запись вводной и выводной области, причем в ТОС указываетс я начало выводной дорожки (а не начало возможной вводной дл я последующей сессии). После закрыти я диска к нему уже не могут быть добавлены сессии (и треки). Закрытие диска в принципе необ я зательно, достаточно закрыти я сессии. В течение всего времени записи, когда работает прожигающий лазер, на рекордер в требуемом темпе должна поступать записываема я информаци я . Опустошение буфера устройства (underrun) не допускаетс я - в режиме записи устройство не может ждать.

Прерывание процесса записи (приостановка потока данных), как правило, губит болванку.

Работа рекордера с дисками Практически все модели современных рекордеров CD позвол я ют работать с болванками обоих типов. Выбор типа носителей делают с учетом назначени я записи (передача информации, архиваци я данных с необходимостью сохранени я предыстории и без, другие задачи). Перезаписываемые болванки дороже, но они дают право на ошибку. По способу подготовки данных дл я записи различают запись с образа CD и запись 'на лету' (on-a-fly). Более надежен способ с предварительным созданием образа CD. При этом вс я информаци я дл я записываемого диска должна быть предварительно сформирована в виде файла-образа на каком-либо носителе (винчестере). При записи образ считываетс я и передаетс я на рекордер с требуемой скоростью, не допуска я опустошени я буфера. Дл я хранени я образа требуетс я наличие свободного дискового.

Запись 'на лету' не требует резервировани я большого объема внешней пам я ти дл я хранени я образа - файлы считываютс я с мест своего обычного хранени я , но также должна быть гарантирована скорость и непрерывность считывани я . Дл я защиты от порчи болванок в современных рекордерах примен я ют технологию BURN-Proof (Buffer UnderRuN Proof - проверка буфера на опустошение) - очередна я порци я записи не начинаетс я , если в буфере недостаточно информации. При большом размере буфера (2-4 Мбайт) эта технологи я работает довольно надежно.

Приложени я , записывающие и перезаписывающие CD, часто имеют функцию тестировани я , при которой имитируетс я весь процесс записи диска, но без включени я лазера. Таким образом удаетс я проверить, все ли компоненты будущего диска наход я тс я на своих местах и доступны и достаточна ли скорость подачи данных на рекордер.

Некоторые советы и требовани я , предъ я вл я емые к компьютеру, дл я записи на диски 1. Компьютер должен быть достаточно мощным. 2. Предпочтительный интерфейс рекордера и дисков - SCSI, имеющий более высокую производительность, чем АТА при одновременной работе с несколькими устройствами. 3. Если используетс я интерфейс АТА, то винчестер с образом и рекордер следует устанавливать на разных каналах АТА. 4. Предпочтительный режим работы драйверов - пр я мое управление шиной (bus mastering). 5. Дл я хранени я образа желательно иметь отдельный раздел жесткого диска, который следует регул я рно дефрагментировать. 6. На врем я записи компьютер не должен играть роль сервера сети. Если имеетс я модем, дл я его ПО должна быть запрещена реакци я на звонки. 7. На компьютере на врем я записи должен быть запрещен автоматический запуск приложений по расписанию. 8. На компьютере на врем я записи должен быть отключен screensaver. 9. Средства управлени я энергопотреблением рекомендуетс я отключить. 10. На врем я записи не следует запускать лишних приложений, особенно ресурсоемких. 11. Предпочтительны модели рекордеров с большим объемом буфера. 12. Скорость записи должна выбиратьс я исход я из качества болванок и производительности компьютера. Чем выше скорость записи, тем выше требовани я к скорости подачи входного потока данных.

Запись на пониженной скорости может оказатьс я более качественной.

Надежность дисков и защищенность от ошибок (CIRC – Cross Interleaved Reed Solomon Code). Алгоритм CIRC реализован на программно-аппаратном уровне во всех устройствах, позвол я ющих читать компакт-диски: аудио плееры, видео плееры, компьютерные приводы CD-ROM, прочие встраиваемые приводы. При этом исполн я ет алгоритм коррекции специальный чип, а микропрограмма по которой он работает называетс я «firmware» и обычно записываетс я в ПЗУ или ППЗУ привода. CIRC состоит из двух уровней коррекции ошибок: C1 и C2. На этих двух уровн я х могут по я вл я тьс я ошибки, обозначаемые как E11, E21, E31, E12, E22, E32. CIRC использует два принципа обнаружени я и коррекции этих ошибок: избыточность (redundancy) и перемежение (interleaving). Избыточность составл я ет около 25% от полезной информации. Это значит, что дл я хранени я , скажем, 4 Мб полезной информации используетс я около 5 Мб дискового пространства.

Перемежение заключаетс я в том, что логически едина я информаци я делитс я на блоки и располагаютс я не подр я д, а на относительно большой площади компакт-диска. Так, например, один информационный блок (frame) из 24 байт физически хранитс я в 109 блоках.

Вышеуказанные меры по коррекции ошибок предпринимаютс я из-за того, что, как уже упоминалось, изготовить на 100% читаемый компакт-диск невозможно. Т.е. по я вление ошибок во врем я считывани я данных с диска я вл я етс я нормальным я влением и учитываетс я технологией.

Ошибки первого уровн я (Level 1). Ошибки E11, E21 и E31 обнаруживаютс я на первом уровне коррекции, обозначаемом как C1. По я вление E11 означает, что был обнаружен один неверно декодированный символ (байт) на уровне C1. Соответственно, по я вление ошибки E21 указывает на два неверных байта, а E31 на три байта. После обнаружени я ошибки происходит ее коррекци я . На уровне C1 возможно исправить ошибки E11 и E21. Ошибка E31 не может быть исправлена на C1 и передаетс я дл я коррекции на второй уровень. Таким образом, при обозначении ошибки используетс я индекс E (от «error» – «ошибка») и двухзначный индекс, где перва я цифра обозначает количество неверно считанных символов, а втора я цифра указывает на тот уровень коррекции, на котором эта ошибка обнаруживаетс я и корректируетс я . Ошибки второго уровн я (Level 2). Ошибки E12, E22 и E32 обнаруживаютс я на втором уровне коррекции, обозначаемом как C2. По я вление E12 означает, что был обнаружен один неверно декодированный символ (байт) на уровне C2. Соответственно, E22 указывает на два байта, E32 на три байта.

Ошибки E12 и E22 могут быть скорректированы на C2. Ошибка E32 я вл я етс я фатальной и не может быть исправлена. В насто я щее врем я выпускаетс я несколько моделей высококачественных CD-ROM приводов, использующих особо точный алгоритм обнаружени я и коррекции ошибок, которые способны исправить (точнее сказать – маскировать) даже E32. Но ни один из таких приводов не может гарантировать 100% коррекцию всех обнаруженных ошибок E32. Поэтому вне зависимости от формата записи диска – будь то звук или данные, – а также не зависимо от технологии, по которой диск был изготовлен – литье под давлением или запись лазерным лучом – диски с ошибкой E32 считаютс я дефектными.

Дополнительные сложности наличие ошибки E32 вызывает в случае ее по я влени я на мастер-дисках (оригиналах, которые присылаютс я на завод в качестве прототипа, с которого выполн я етс я тираж). Во-первых, E32 приводит к невозможности точного считывани я данных, что ставит под угрозу отбраковки весь тираж. Во-вторых, оборудование мастеринга, обнаружив E32 в процессе работы, может просто остановитьс я и весь процесс потребуетс я начинать заново, что приводит к увеличению расходов на изготовление матрицы (литьевой формы, с которой изготавливаетс я тираж) и зат я гиванию сроков изготовлени я тиража в целом. BLER. Аббревиатура BLER раскрываетс я как «Block Error Rate» и обозначает частоту по я влени я информационных блоков, которые имеют ошибочные символы (байты), обнаруженные на уровне C1. Показатель BLER – параметр, который хорошо отражает качество диска в целом, так как зависит от множества факторов, про я вл я ющихс я в процессе изготовлени я дисков.

Стандарт «Красна я книга» (Red Book, IEC 908) определ я ет максимальный BLER не более 220 блоков в секунду При этом вычисл я етс я среднее значение при измерении на интервалах по 10 секунд. В зависимости от BLER диски дел я тс я на п я ть классов (grade) качества: Grade A (BLER Grade B (BLER Grade C (BLER Grade D (BLER я (потер я информации); Grade F (BLER > 220) — диски, использование которых просто опасно: они могут даже вызвать “зависание” компьютера и сбой в работе CD плеера — например, вы не сможете извлечь диск из привода без использовани я аварийного метода. следует сделать важную оговорку: если быть предельно точным, то BLER – это не показатель только диска, а показатель всего тракта диск – система считывани я . Т.е. ошибки чтени я диска возникают не только из-за дефектов диска, но и из-за дефектов системы считывани я . Нередко возникает ситуаци я , когда высококачественный диск не может быть нормально считан системой (например, СD плеером) именно из-за того, что неисправен привод системы. В этом случае может возникнуть огромное количество ошибок чтени я , которое приедет к очень высокому значению BLER. Но диск будет совершенно не при чем.

Поэтому когда мы рассматривали параметр BLER по отношению к диску, то предполагалось, что диск считываетс я на абсолютно исправном и высокоточном приводе, ошибки которого столь малы, что ими можно пренебречь.

Подобные приводы устанавливаютс я в высококачественной бытовой и профессиональной аппаратуре, а также в анализаторах качества CD дисков. Dropout. Данна я ошибка возникает, когда уровень возвращаемого сигнала на фотоприемник менее 75% от нормального значени я . При этом пон я тие «нормального значени я » уже предусматривает понижение интенсивности сигнала с учетом коэффициента отражени я . Dropout по я вл я етс я в результате физических дефектов диска.

Точного определени я допустимого значени я dropout в стандартах нет. Push-pull tracking. Наиболее надежное считывание информации с компакт-диска достигаетс я за счет точной фокусировки и позиционировани я луча лазера по центру дорожки. Тем более, что размер питов (pits) на диске меньше, чем длина волны лазера, с помощью которого считываетс я информаци я . Если измерить разницу возвращенного сигнала между левой и правой частью дорожки, то в идеале должен получитьс я нуль – луч лазера находитс я точно по центру. Чем более отлично от нул я значение push-pull tracking (в зависимости от отклонени я луча лазера от центра в ту или иную сторону, значение push-pull tracking может быть положительное или отрицательное), тем менее надежным будет считывание данных.

Параметр push-pull tracking характеризует точность геометрии питов (pits); его значение, наиболее близкое к нулевому, в значительной степени способствует точности работы механизма отслеживани я дорожки читающим приводом. Дл я того, чтобы получить хорошее значение push-pull tracking при записи дисков лазерным лучом, следует использовать CD рекордеры с высокоточным механизмом фокусировки лазера. CD-R диски отличаютс я тем, что уже до записи имеют сформированную дорожку по которой двигаетс я лазерный луч.

Наиболее точные приводы, которые устанавливаютс я в измерительных и студийных системах (например, анализатор качества компакт-дисков Clover QA-101D), используют трехлучевые лазеры: центральный луч считывает информацию, а два других отслеживают дорожку и производ я т корректировку позиционировани я . Eccentricity (эксцентриситет). Эксцентриситет – смещение геометрического центра диска (ось шпиндел я ) и геометрического центра спиральной дорожки, нанесенной на диск. В идеале эти центры должны совпадать. На практике возникает некоторое расхождение, которое должно укладыватьс я в допуск не более 50 микрон. Reflectivity (коэффициент отражени я ). В процессе чтени я информации с компакт-диска, лазерный луч с волной определенной длины (дл я CD дисков используетс я волна длиной 780 нм) направл я етс я на поверхность диска, а затем производитс я его считывание. Reflectivity – параметр, показывающий отношение отраженной мощности к исход я щей.

Наилучшим теоретическим значением я вл я етс я единица – от поверхности компакт-диска отражаетс я 100% мощности луча. На практике же такое значение недостижимо, да и не особо нужно, так как надежное считывание информации происходит при Reflectivity = 0.65 (или 65%), что и я вл я етс я хорошим значением параметра.

Изначально, отражающа я способность CD-R ниже, нежели у обычных CD из-за того, что в CD-R диске на один слой больше: между поликарбонатом и отражающим слоем располагаетс я активный (регистрирующий) слой (dye) c помощью которого луч лазера и «прожигает» (burning) информацию. Питы на обычном CD формируютс я на поликарбонате в процессе лить я , здесь регистрирующий просто слой не нужен.

Чистый CD-R диск не содержит питов – они формируютс я в процессе записи лазерным лучом. После того, как информаци я на CD-R диске записана, активный слой уже не играет конструктивной роли.

Наоборот, он лишь рассеивает отраженный луч, понижа я коэффициент отражени я . Первые CD-R диски обладали существенно меньшим по отношению к обычным CD коэффициентом отражени я , что вызывало множество проблем совместимости: далеко не все приводы могли читать CD-R. Однако в насто я щее врем я подобных сложностей не возникает, так как современные модели CD-R дисков используют серебр я ный отражающий вместо золотого, а серебро обладает лучшими отражающими свойствами, нежели золото (уже не говор я о том, что серебро дешевле). Кроме того, применение новых органических слоев позвол я ет до минимума свести поглощение отраженного луча во врем я чтени я диска. Birefringence (двойное преломление). Эффект двойного преломлени я возникает из за дефектов изготовлени я поликарбонатной основы (подложки) диска.

Примеси в материале, излишние внутренние напр я жени я , по я вл я ющиес я в процессе лить я – эти и многие другие факторы могут привести к тому, что при чтении информации луч лазера отражаетс я не точно, что приводит к рассе я нию сигнала. Jitter. Геометрическое представление бинарной информации на поверхности компакт-диска состоит из углублений (pits) и ровных участков (lands). Существует временной параметр перехода луча лазера по маршруту pits – lands или lands – pits, который должен быть дл я диска посто я нным на столько, на сколько это возможно. По определению «Оранжевой книги» (Orange Book) значение jitter после записи должно быть менее 35 Нсек. В насто я щее врем я параметр «jitter» получил дво я кое толкование, так как он в одинаковой степени зависит как от качества CD привода, так и от качества самого CD-R диска.

Поэтому иногда jitter используют как характеристику качества чтени я данных со стороны привода, а иногда им характеризуют диск.

Тестирование дисков Выше были рассмотрены основные параметры, измерением которых определ я етс я качество компакт-диска. Ниже, после понимани я того, чем же конкретно отличаютс я диски друг от друга, можно рассмотреть их характеристики и сравнени я различных моделей CD-R дисков, опира я сь на результаты тестов, проведенных в 2001 году компанией Media-Rus (http://www.media-r-us.com ). Результаты тестировани я различных моделей CD-R дисков ведущих производителей

Рис.

Анализатор качества CD/CD-R дисков Clover QA-101D

Рис.

Дубликатор компакт-дисков MediaFORM CD-5908

сведены внизу в виде таблицы.
Диск Скорость записи BLER Ave. BLER Pk. E11 E21 E31 E12 E22 E32 Класс качества
Taiyo Yuden 1x – 16x 0.2 11 9 6 9 83 0 0 Grade A+
Mitsui Toatsu 1x – 16x 0.4 14 10 4 7 72 0 0 Grade A+
TDK 1x – 12x 0.5 20 10 9 12 136 0 0 Grade A+
Kodak 1x – 12x 1.0 27 14 8 10 91 0 0 Grade A+
Verbatim / Mitsubishi 1x – 12x 1.9 27 16 8 18 236 0 0 Grade A
Ritek 1x – 12x 2.9 32 19 9 21 295 0 0 Grade A
Ricoh 1x – 12x 3.3 26 25 11 12 129 0 0 Grade A
SKC 1x – 12x 3.9 35 27 14 16 135 0 0 Grade A
Princo 1x – 12x 5.1 56 23 10 41 466 0 0 Grade A
Дл я профессионально занимающихс я звукозаписью рекомендуетс я использовать диски производителей Taiyo Yuden и Mitsui Toatsu. DVD диски Обща я информаци я Будущее компакт-дисков - цифровой универсальный диск, так называемый DVD (Digital Versatile Disc), изначально сокращение от Digital Video Disk — цифровой видеодиск . Это новый стандарт, который значительно увеличивает объем пам я ти и, следовательно, количество используемых дл я компакт-дисков приложений.

Главна я проблема современной технологии CD-ROM состоит в том, что она жестко ограничена объемом пам я ти диска. Диск CD-ROM может содержать максимум 650 Мбайт данных, и хот я это очень большой объем, но его оказываетс я недостаточно дл я многих новых приложений, особенно дл я тех, в которых используетс я видео.

Истори я DVD Стандарт DVD создавалс я несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок будущего.

Стандарт Multimedia CD был представлен компани я ми Sony и Philips, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) - компани я ми Toshiba, Time Wamer и некоторыми другими. Если бы оба этих стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители программного обеспечени я оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать? Чтобы избежать этого, несколько организаций, включа я Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать единый стандарт, отказавшись поддерживать оба стандарта-конкурента. Это побудило группы разработчиков в сент я бре 1995 года создать единый новый стандарт CD-ROM большой емкости. Новый стандарт был назван DVD и совмещал в себе элементы своих предшественников, т.е. в его лице был получен унифицированный стандарт как дл я компьютерных технологий, так и дл я индустрии видео.

Внешне DVD-диск напоминает CD: оба я вл я ютс я оптическими дисками диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм.

Аналогичны они и по принципам записи цифровой информации. Оба состо я т из прозрачной полимерной подложки, отражающего сло я и вспомогательного защитного (несущего) сло я , придающего им необходимую жесткость. В отражающем слое тем или иным образом формируетс я своеобразна я матрица - в виде закрученной в спираль дорожки с углублени я ми. Но главное отличие состоит в том, что DVD всегда двусторонние – содержат два сло я (как минимум) Дл я увеличени я емкости DVD-диска можно измен я ть такие параметры: (первое число - относительный выигрыш, далее - значени я ) * уменьшать длину штриха (~2,08х, от 0,972 до 0,4 мкм); * уменьшать рассто я ние между дорожками (~2,1х, от 1,6 до 0,74 мкм); * увеличивать область данных (~1,02х, от 86 до 87,6 см2); * повышать эффективность кода коррекции ошибок (~1,32х); * уменьшать секторы (~1,06х, от 2 048/2 352 до 2 048/2 060 байт). CDи DVD-диски во многом подобны, но их ключевые физические параметры значительно отличаютс я .

Параметр CD DVD Комментарии
Диаметр, см 12 12 В цифровых камерах иногда используют диски диаметром 8 см
Физическа я толщина диска, мм 1,2 1,2
Число информационных сторон 1 1 или 2
Толщина стороны, мм 1,2 0,6
Число информационных слоев на одной стороне 1 1 или 2 Пока распространены только однослойные диски
Емкость диска, Гбайт 0,68 4.7-17 1 гигабайт = 10 9 байт
Минимальна я длина пита, мкм Ширина пита, мкм 0,83 0,5 0,4 / 0,44 0,5 Дл я однослойного - 0,4, дл я двухслойного - 0.44
Шаг спирали (питов), мкм 1,6 0,74
Длина волны лазера, нм 780 635 / 650 635 - дл я коммерческих DVD-Video (for Authoring)
Апертура линзы 0,45 0,6
Схема модул я ции данных EFM 8 в 16 EFM - Eight to Fourteen Modulation
Схема коррекции ошибок CIRC RS-PC CIRC - Cross Interleaved Reed-Solomon Code, RSPC - Reed Solomon Product Code
С каждой стороны может быть не один, а два рабочих информационных сло я : первый - 'основной' - выполн я етс я по стандартной технологии создани я пит (прессовани я или выжигани я ) и напылени я отражающего сло я , а второй - полупрозрачный (коэффициент отражени я 40%) - наноситс я поверх первого. Дл я считывани я двухслойных дисков примен я ютс я сложные оптические головки с переменным фокусным рассто я нием. Луч лазера, проход я через полупрозрачный слой, сначала фокусируетс я на внутреннем информационном слое, а после завершени я его чтени я - на внешнем. Типы DVD-дисков емкостью от 4,7 до 17 Гбайт приведены ниже. Цифра, содержаща я с я в их названии типа, соответствует округленному значению емкости.
Тип DVD DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18 DVD-R DVD-RAM
Число сторон 1 1 2 2 1 или 2 1 или 2
Число слоев на сторону 1 2 1 2 1 1
Емкость, Гбайт 4,7 8,54 9,4 17,08 4,7 или 9,4 4,7 или 9,4
Тип (type) A B C D
Количество слоев SS/SL SS/DL DS/SL DS/DL
* базова я скорость чтени я - 1350 kb/s; 3.49 m/s дл я однослойных и 3.84 m/s дл я двухслойных дисков; Пропорционально емкости возрастает допустима я длительность видеофильма, который может быть размещен на диске: дл я DVD-5 и каждой стороны DVD-10 - 133 мин, дл я DVD-9 и каждой стороны DVD-18 - 240 мин. В насто я щее врем я наибольшее распространение получили DVD-5, DVD-9 и DVD-10. Поверхности DVD Существуют следующие структурные типы DVD: Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный): это сама я проста я структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4.7 Гб данных. Эта емкость в 7 раз больше емкости обычного звукового CD и CD-ROM диска. Single Side/Dual Layer (односторонний/двуслойный): этот тип дисков имеет два сло я данных, один из которых полупрозрачный. Оба сло я считываютс я с одной стороны и на таком диске можно разместить 8.5 Гб данных, т.е. на 3.5 Гб больше, чем на однослойном/одностороннем диске. Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный): на таком диске помещаетс я 9.4 Гб данных (по 4.7 Гб на каждой стороне). Нетрудно заметить, что емкость такого диска вдвое больше одностороннего/однослойного DVD диска. Между тем, из-за того, что данные располагаютс я с двух сторон, придетс я переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать данные с обеих сторон диска самосто я тельно. Double Side/Double Layer (двусторонний/двуслойный): структура этого диска обеспечивает возможность разместить на нем до 17 Гб данных (по 8.5 Гб на каждой стороне).
Рис. 9. Односторонний/однослойный DVD Рис. 10. Односторонний/двуслойный DVD
Рис. 11. Двусторонний/однослойный DVD Рис. 12. Двусторонний/двуслойный DVD
Рис. 8. DVD - матрица.

Размер скана: 30 . 1 x 30 . 0 мкм

Дев я ть компаний , лидирующих в разработке новых поколений DVD технологий - Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric, Pioneer Corporation, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics, Sharp Corporation, Sony и Thomson Multimedia анонсировали новый формат записи оптических дисков дл я записи видео и его базовыми спецификаци я ми . Новый формат назван 'Blu e -ray Disc', название технологии дано по длине излучени я лазера - blue-violet (голубой/фиолетовый диапазон), который будет примен я тьс я при работе с новыми дисками. Новые диски стандарта Blu e -ray Disc, как и нынешние CD/DVD носители, по-прежнему будут иметь диаметр 12 см. Диски Blu-ray позвол я т записать на каждый до 50 Гб данных на одну сторону при использовании лазера с длиной волны 405 нм. Прин я тие окончательной спецификации Blu-ray Disc произошло весной 2002. Последние успехи были достигнуты в области технологии нанесени я верхнего сло я BD-ROM толщиной 0,1 мм, где могут быть использованы два подхода – пленочное покрытие или покрытие методом центрифугировани я . Нар я ду с улучшени я ми технологий нанесени я верхнего сло я и подготовки к массовому производству BD-ROM, компани я Singulus Technologies, ведущий производитель оборудовани я дл я тиражировани я , разработала систему тиражировани я , котора я сведет врем я производственного цикла к 3 секундам.

Ожидаетс я , что доходы от массового производства превыс я т 90%. Врем я доступа составл я ет около 100-150 мс. На сегодн я шний день доступны накопители DVD 16х.

Накопители DVD полностью совместимы с предыдущими стандартами, могут считывать данные с обычных CD-ROM и проигрывать аудиодиски.

Форматы DVD В DVD используетс я файлова я система микро-UDF - подмножество UDF (Universal Disk Format). Файлова я система не зависит от платформы, обеспечивает эффективный файловый обмен, ориентирована на диски CD-ROM и CD-R, основана на стандарте ISO 13346. Имеетс я расширение UDF дл я поддержки перезаписываемых дисков.

Комбинаци я UDF и ISO 9660, известна я как UDF Bridge, позвол я ет обращатьс я к данным дисков как из ОС, не поддерживающих так и поддерживающих UDF. * DVD-ROM . Носитель аналогичен CD-ROM, но длина волны лазера снижена с 780 нм до 635/650 нм, что позволило уменьшить рассто я ние между витками до 0.74 мкм, а размер пита до 0.14 мкм.

Интересно, что смена длины волны привела к тому, что DVD устройства лучше читают CD-RW, чем CD-R - есть надпись 'dual laser' (см. табл). Друга я система канального кодировани я и коды коррекции, но то же принцип со спиральной дорожкой, посто я нной линейной скоростью и черезстрочным видео.

Спирали двухслойного диска могут закручиватьс я в одну сторону (PTP) или в противоположные стороны (OTP). * DVD-R . Односторонние (4.7 ГБ, перва я верси я - 3.95 ГБ) и двухсторонние (9.4 ГБ). Термокраска как в CD-R, но другого типа.

Читаютс я на любых DVD-ROM. DVD-R(A) - могут записыватьс я только на профессиональном оборудовании. DVD-R(G) - могут записыватьс я только на бытовом оборудовании. Дл я записи на диски A и G используютс я лазеры с различной длиной волны (635 и 650 нм). Диск DVD-R содержит 5 областей: · PCA (Power Calibration Area) - область калибровки мощности; · RMA (Recording Management Area) - область управлени я запис я ми; · Lead-in area - вводна я область; · Data Recordable area - область данных; · Lead-out area - выводна я область. * DVD-RAM. Однои двухсторонние. Перва я верси я - 2.6 ГБ на сторону, втора я - 4.7 ГБ. Используетс я изменение фазы как в CD-RW в комбинации с MO, Отражающа я способность ниже, чем у DVD-ROM. Вместо CLV используетс я Zone CLV. Печатаетс я не только pregroove, но и заголовки секторов.

Обеспечиваетс я обработка плохих блоков.

Помещаютс я в открываемые (type 2) или цельные кассеты (type 1) или без них (только дл я чтени я ). Предусматриваетс я специальна я кассета (type 3) дл я помещени я в нее дисков. При извлечении диска из кассеты типа 2 необходимо пробить отверстие, которое позвол я ет устройству однозначно определить, что диск вынималс я или замен я лс я . Некоторые устройства отказываютс я записывать на такие диски. До 100 тыс я ч циклов перезаписи.

Продолжительность хранени я - 30 лет. Пр я мой доступ как при чтении, так и при записи. Перед использованием требуетс я форматирование.

Обычно не читаютс я на DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+RW. При записи данных требуетс я второй проход дл я верификации, что снижает скорость записи до 700 kB/sec. Изготавливаютс я с 1998 года.

Стоимость устройства - от $350, дисков - $17. * DVD-RW. 4.7 ГБ. Разработан на базе DVD-R, но используетс я изменение фазы как в CD-RW. Отражающа я способность ниже, чем у DVD-ROM (некоторые устройства путают его с двухслойным DVD-ROM), кассета не нужна, читаютс я почти на любых DVD-ROM. Версии 1.0 (впечатанный lead-in), 1.1 и 1.1B одинаковой емкости. * DVD+RW. Перва я верси я - 3 ГБ, втора я - 4.7 ГБ. Используетс я изменение фазы как в CD-RW. Не требуетс я кассета. Дл я видео используетс я CLV, дл я данных - CLV или CAV (не читаютс я на DVD-ROM). Отражающа я способность ниже, чем у DVD-ROM. Не поддерживаетс я DVD-форумом. До 1000 циклов перезаписи. * Divx. Технологи я взимани я арендной платы за просмотр DVD-Video: встроенный в DVD-player модем дозваниваетс я до владельца лицензии и получает ключ на использование диска в течении 48 часов. * DVD-Video как DVD-ROM (фабрично штампованный DVD) Диски DVD-видео и аудио используют только файлы в системе UDF, размер файла не должен превышать 1 Гбайт. Как дл я компьютерных, так и дл я телевизионных приложений диски DVD должны иметь единую файловую систему. Дл я воспроизведени я DVD-видео в компьютере должен быть аппаратный или программный декодер MPEG-2. Диски DVD-Video имеют код региона, который должен совпадать с кодом региона, установленным в проигрывателе. Весь мир поделили на 6 зон,и каждый диск предназначен дл я продажи и проигрывани я лишь в своем регионе. В приводе DVD, устанавливаемом в компьютер, номер региона можно задавать программно.

Новости компьютерного рынка Гигабайтный оптический диск размером с монету от Philips Компани я Philips Electronics на выставке Ceatec-2002, котора я прошла в Японии, представила свои новые разработки - миниатюрный CD-RW с объемом 1 Гбайт данных и дисковод дл я него.

Диаметр составл я ет 3 см. Philips назвала его SFFO (small form factor optical storage - оптический накопитель малого форм-фактора). Предполагаетс я , что такие диски замен я т карты пам я ти в будущих портативных электронных устройствах. В дисководе дл я миниатюрных дисков SFFO используетс я синий лазер того же типа, что и в новых 'полноразмерных' оптических дисководах, которые, замен я т нынешние DVD-дисководы. Это позволило Philips уместить на диске диаметром 3 см в полтора раза больше данных, чем на стандартном CD-ROM диске диаметром 12 см. Toshiba выпустит DVD на 30 Гб Японска я компани я Toshiba 27.09.2005 анонсировала оптический диск HD DVD на 30 Гб. Диск примечателен тем, что удвоение вместимости в нем достигнуто за счет по я влени я второго сло я . Тем не менее, диск соответствует всем спецификаци я м DVD Форума в версии 1.9. Компани я Toshiba планирует представить устройство, позвол я ющее записывать такие диски, уже весной 2006 года. Столь скорое по я вление пишущих устройств св я зано с тем, что нова я технологи я мало, чем отличаетс я от текущей, на которой производ я тс я обычные двухслойные DVD-диски. 1 июн я 2005 Новый лазер, недавно запатентованный компанией Iomeg a , позволит увеличить емкость оптических носителей в 100 раз. Если сейчас средн я я емкость DVD диска достигает 8,5 Гб, то нова я технологи я , получивша я название 'Articulated Optical Digital Versatile Disc', позволит достичь емкостей до 800 Гб.

Запись на AO-DVD диски будет осуществл я тьс я путем формировани я в оптическом слое наклонных углублений, а считывание - путем анализа угла отклонени я отраженного луча, что и обеспечит столь впечатл я ющие емкости. Нова я технологи я также способна существенно повысить и скорость считывани я с оптических носителей - по приблизительным оценкам она может ускоритьс я более чем в 30 раз. 24 ма я 2005 Компани я Toshiba анонсировала трехслойные оптические диски, изготовленные по технологии HD-DVD, емкость которых достигает 45 Гб. На один слой, таким образом, вмещаетс я до 15 Гб. Если компани я Sony увеличит количество слоев на своих дисках, производимых по технологии BlueRay, она получит куда более внушительную емкость в 75 Гб.

Однако, этим новости от Toshiba не исчерпываютс я - вторым сюрпризом стало по я вление двухстороннего гибридного диска, состо я щего с одной стороны из 30 Гб HD-DVD, с другой - с двойного сло я 8,7 Гб простого DVD. 9 марта 2005 Компани я TDK разработала новую технологию покрыти я компакт-дисков, обещающую существенно повысить стойкость оптических носителей Blue-Ray к царапинам, пыли и гр я зи.

Технологи я эта получила название 'Durabis' и, как рассчитывает TDK, позволит обходитьс я без внешних контейнеров, предохран я ющих диски от повреждений. В насто я щее врем я один слой Blue-Ray диска может вместить до 25 ГБ данных, многослойный же диск вмещает уже до 100 ГБ. Правда есть недостаток – така я плотность записи информации подразумевает высокую чувствительность носител я к любым, даже самым ничтожным повреждени я м.

Покрытие Durabis позволит решить львиную долю проблем, св я занных с пылью, царапинами и другими неблагопри я тными воздействи я ми. По утверждению разработчиков, покрытие Durabis повысит стойкость дисков к внешним воздействи я м более чем в 100 раз. 10 сент я бр я 2005 Разработка стала совместным проектом Национального института передовых промышленных технологий (AIST) в Японии и корейской компании Samsung Electronics. Совместными усили я ми представителей двух государств была создана нова я методика производства оптических дисков.

Выпущенные с ее применением носители позвол я т хранить до 200 ГБ данных. На сегодн я шний день наибольшей емкостью обладают накопители Blu-ray Disc - на них можно записать около 25 ГБ информации.

Подробности разработки пока держатс я в секрете.

экспертиза новостройки в Москве
оценка рыночной стоимости здания в Калуге
оценка гостиницы в Туле